matlab使用pitchshift()函数对语音信号进行变调处理

在Matlab中，可以使用pitchshift()函数对语音信号进行变调处理。该函数在Signal Processing Toolbox中提供。要使用pitchshift()函数，可以按照以下步骤进行：

1. 读取原始语音信号文件，并将其转换为数字信号数据。

2. 将数字信号数据传递给pitchshift()函数，并指定要变化的音高或音调的值。

3. 将pitchshift()函数返回的变化后的数字信号数据保存到新的文件中。

下面是一个Matlab示例代码，演示如何使用pitchshift()函数对语音信号进行变调处理：

% 读取原始语音信号文件
[audio, Fs] = audioread('original_voice.wav');

% 将数字信号数据传递给pitchshift()函数，并指定要变化的音高或音调的值
pitch_shift = 3; % 将音高升高3个半音
audio_shifted = pitchshift(audio, Fs, pitch_shift);

% 将pitchshift()函数返回的变化后的数字信号数据保存到新的文件中
audiowrite('shifted_voice.wav', audio_shifted, Fs);

在上面的代码示例中，我们使用了Matlab中的audioread()函数读取原始语音信号文件，使用pitchshift()函数对信号进行音高变化，然后使用audiowrite()函数将变化后的数字信号数据保存到新的文件中。

相关问题

如何在MATLAB中正确地运用pitchshift()函数来实现语音信号的变调操作并保持其音频质量？

在MATLAB中，`pitchshift()`函数是一个用于改变音频信号音高（Pitch）的工具，通常用于音乐处理或声音效果合成。以下是正确使用该函数实现语音信号变调并尽量保持音频质量的步骤：

1. **导入音频数据**：首先，使用`audioread`函数读取你要处理的音频文件，将其转换为双精度信号（例如，`[audio, Fs] = audioread('your_file.wav');`）。

2. **设置目标音高变化**：`pitchshift`函数需要两个参数：输入信号和目标音高比例（通常是频率比例）。例如，如果你想将音频升高半音，你可以设置目标比例为1.5。

   pitch_ratio = 1 + (0.5 / 12); % 半音对应十二平均律的理论比例

3. **应用变调**：调用`pitchshift`函数，指定输入音频和音高比例。结果是一个同样长度的新信号，音高改变了。

   shifted_audio = pitchshift(audio, pitch_ratio, Fs);

4. **质量控制**：为了尽可能保持音频质量，可以尝试调整`ShiftType`选项。默认为`'time-warping'`（时间拉伸），这是一种能较好保留频谱特性的方式，但可能会引入轻微失真。另一种选择是`'formant-preserving'`，它更适合于人声等对音质要求高的场景，但它可能无法完全保持原始速度下的音高。

   shifted_audio = pitchshift(audio, pitch_ratio, Fs, 'ShiftType', 'formant-preserving');

5. **保存或进一步处理**：最后，使用`audiowrite`函数将变调后的音频保存到一个新的文件。

   audiowrite('output_file.wav', shifted_audio, Fs);

对采集的语音信号进行变调不变速处现，如原始采集为男声，将男声变为女声，如原始采集为女2.声，则将女声变为男声，利用audiowrite()输出变调后的音频文件(.wav)用matlab

### MATLAB 实现语音信号变调并保持播放速度

为了在MATLAB中实现语音信号的变调处理而不改变其播放速度，可以按照以下方法操作：

#### 提取音频数据
首先读入待处理的声音文件。这可以通过`audioread`函数完成[^2]:

[y1, Fs] = audioread('source.wav');

这里`y1`表示音频样本数组而`Fs`代表采样频率。

#### 变调处理
对于音高调整，在不改变时间长度的情况下，通常会涉及到修改声音的主要频率成分即基频。一种简单的方式是利用`pitchshift`功能来达到目的；然而如果版本较老可能没有内置此命令，则需手动编写或寻找第三方工具箱支持。另一种常见做法是对傅里叶变换后的相位谱做适当修正再逆变换回时域信号以获得新的波形[^1]。

考虑到兼容性和简易性，下面给出一段基于PSOLA (Pitch-Synchronous Overlap and Add) 方法简化版的代码片段用于升高/降低输入音频的音调：

function y_shifted = pitch_shifter(y, fs, shift_factor)
    % PSOLA-based Pitch Shifting Function
    
    hop_size = round(fs * 0.01); % Hop size of about 10ms
    win_length = 4 * hop_size;   % Window length four times the hop size
    window = hamming(win_length);
    
    [f0, ~] = dio(y, fs, 'MinF0', 70, 'MaxF0', 500); % Estimate F0 using DIO algorithm
    f0(f0 == 0) = nan;
    avg_f0 = mean(f0(~isnan(f0)));
    
    new_avg_f0 = avg_f0 * shift_factor;
    
    t = linspace(0, numel(y)/fs, numel(y));
    shifted_t = cumsum([t(1), diff(t)./shift_factor]);
    
    y_resampled = interp1(t, y, shifted_t, 'linear');
    
    y_shifted = resample(y_resampled, fix(new_avg_f0/fs*hop_size), fix(avg_f0/fs*hop_size));
end

上述代码定义了一个名为 `pitch_shifter` 的自定义函数，它接收原始音频序列 `y`, 采样率 `fs` 和希望应用的比例因子 `shift_factor`. 当比例因子大于1时表示提高音调反之则为降调.

#### 应用变调效果
假设要将女性声音转换成男性声音，可以根据经验值选取合适的缩放系数（比如0.8到0.9之间），然后调用上面创建好的函数来进行实际的数据处理:

shift_ratio = 0.85; % Example ratio to lower pitch from female voice towards male tone.
audio_modified = pitch_shifter(y1, Fs, shift_ratio);

#### 存储结果至 WAV 文件
最后一步就是把经过变调之后的新音频保存下来成为标准格式(.wav)，这时就轮到了`audiowrite`出场了[^3]:

output_filename = 'modified_voice.wav';
audiowrite(output_filename, audio_modified, Fs);
disp(['Modified audio saved as ', output_filename])

这样就可以得到一个已经改变了原有音高的新录音件，并且整个过程中并没有影响到原本的时间轴进度。